基于时空差异的电网发展路径研究机制

毛勤钧 何玲雁 牟高扬 赖清平

摘 要：电网是地区经济发展重要的基础设施，准确研判电网发展阶段、科学预测电网的发展形态和方向对优化投资意义重大。本文通过建立电网发展路径的量化评价指标体系，利用饱和发展理将对电网发展阶段进行划分为初始期、增长期和成熟期，借助分层聚类的方法从时间、空间、经济、电网等多维度提出了电网发展路径的量化方法，并将其分为阶跃式、渐进式和平稳式三种，实现了地区电网发展路径时空匹配，并根据时、空、经济等特点选取典型省份G省、N省、H省、Z省、S省、B省、T省等七省从2005年到2017年的指标数据进行实证分析，结果表明该时间段湖南实现了跨越式发展，Z省、G省、N省沿着实现了平稳增长，而S省、B省、T省实现了渐进式增长。

关键词：电网发展路径;时空差异;层次聚类分析;电网发展阶段

0  引言

电网在一个国家国民经济社会发展中具有举足轻重的地位，不仅事关国计民生等基础产业的运行发展，更关系到国家经济安全等重大的战略问题，因此，在世界各国经济发展中成为优先发展对象。电网发展路径与发展形态在一定的时空范围具有许多共性，也存在一些天然的差异，因而，建立电网发展路径的量化评价指标体系、指导地区电网企业开展发展路径时空匹配，科学预测电网的发展形态和方向，具有重要的理论与现实意义。

1  相关研究综述与概念界定

1.1电网发展路径的定义

本研究基于路径的定义，定义了电网发展路径。路径指的是从起点到终点的全程路由，本研究对电网发展路径的定义是：基于地区各自不同的发展基础，以不同的发展速度达到各自电网形态或相同电网形态的不同阶段，其演变过程构建成地区电网的发展路径。

1.2电网发展路径评价指标体系

由于电网发展路径受到电网发展基础、发展目标、发展速度等因素的影响，其中电网基础和电网目标之间形成的速度构成了了电网路径的完整体系，所以，建立电网发展路径指标体系需要保持三者的一致性。为确定我国典型省份电网发展所处阶段，本文在综合分析区域经济与电网发展水平之间的耦合关系的基础上，考虑电网基础和电网目标，建立表征电网发展路径的指标体系，如下表。

本指标体系分为两大部分分别是社会经济类指标和电网指标，前者可细分为GDP（亿元）、人均用电量（千瓦时）、常住人口（万人）、城镇化率（%）。后者也可细分为：容载比、人均变电容量、新能源装机占比（千伏安/人）。

2  研究方法与模型

本文采用分层聚类方法对样本在不同时点进行分类，并根据指标变动速率差异分类结果阐述变化过程。为此，需要先建立样本聚类模型。

聚类分析是根据事物本身的特征研究个体分类的定量分析方法，聚类分析方法的原则是同一类中的个体有较大的相似性，不同类的个体有较大的差异性。

分层聚类法是聚类分析中较为常用的方法，根據聚类过程可分为分解法和凝聚法。分解法是聚类开始时把所有个体（变量或观测量）都视为属于一大类，根据距离和相似性逐层分解，直到参与聚类的每个个体自成一类为止。凝聚法是聚类开始时把参与聚类的每个个体（变量或观测量）视为一类，根据两类之间的距离或相似性逐步合并，直到合并为一个大类为止。以上两种方法是方向相反的两种聚类过程。

实现分层聚类的方法有多种，各种方法的区别在于如何定义和计算两项（样本、个体、类）之间的距离或相似性。

3  实证分析

本节先对电网发展阶段进行划分，然后根据不同省份电网发展特点进行发展路径分析。

电网发展路径指的是电网特征指标集从某一时点的起，多维指标同步按时间顺序变化，直到研究阶段结束时的终点所形成的多维空间中的路径。

按照电网发展路径多维指标变化的速度空间差异，本文将电网发展路径按形态可分为三大类，即平稳型、渐进型和阶跃型。平稳型指电网的主要指标在一段时间内逐年按照较低的速度增长。渐进型指电网的主要指标在一段时间内逐年按照中等速度增长。阶跃型指电网的主要指标在短期内增速发生突变，显著高于阶跃发生前和阶跃发生后的一段时间内的增速，其主要特征可以表示为图4。

将增速聚类结果与电网发展路径定义比对，并综合前述电网发展阶段理论，可以得到典型省份发展路径图，见图6。

从图6中可以看到，跨越型增长（红色线连接）的省份为：N。渐进型增长（蓝色线）的省份为：Z、G、H。平稳型增长（绿色线）的省份：B、S、T。

图6中平稳型增长路径省份（为电网发展水平良好、各电力负荷分布结构合理的省级电网，近似对应电网形态的成熟期。上述省份经济发展水平相近，发展起点相近，发展结果相同，其中S、T处于我国东部地区，B作为特殊的行政区域，拥有其它地区无与比拟的基础和政策优势，表现出与中西部地区不同的发展态势。

4  结论与展望

本文使用分层聚类分析，在时间与空间双维度上对电网发展路径分类取得了较好的分类效果，与研究的预期基本相符。因此，根据地区经济和电网基础，用本文得到的电网发展路径匹配其未来发展路径，为其电网发展规划和投资提供有益指导。

未来的研究中，可以在更长的时间跨度与更广泛的地理区域及指标角度探究电网发展路径分类与选择，形成电网从起步到成熟区的全阶段发展路径，从更远视角指导各地区电网发展。

参考文献：

[1]曾鸣， 马军杰， 许文秀 等. 智能电网背景下我国电网侧低碳化发展路径研究[J]. 华东电力， 2011，39（01）：32-35.

[2]胡列翔， 徐谦， 张全明， 等. 电网发展的阶段论[J]. 浙江电力， 2011， 30（12）：9-11+73.

[3]高海翔， 王小宇， 刘锋， 等. 未来电网运行形态研究[J]. 电工电能新技术， 2014， 33（01）：58-65.

（1.湖北大学 商学院;2.华北电力大学 经济管理系;河北 保定;3.国家电网北京经济技术研究院 北京）